什么叫稀土

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  稀土就是化学元素周期表中镧系元素—镧(La) 、铈(Ce)、镨(Pr)、钕(Nd) 、钷(Pm) 、钐(Sm)、铕(Eu)、钆(Gd) 、铽(Tb)、镝(Dy)、钬(Ho) 、铒(Er)、铥(Tm)、镱(Yb) 、镥(Lu) ,以及与镧系的15个元素密切相关的两个元素—钪(Sc)和钇(Y)共17种元素,称为稀土元素(Rare Earth)稀土新闻 。

  简称稀土(RE或R)稀土新闻  。

稀土元素通常分为二组:

1)轻稀土(又称铈组):镧、铈、镨 、钕、钷、钐 、铕 、钆稀土新闻 。

2)重稀土(又称钇组):铽、镝、钬 、铒、铥、镱 、镥、钪、钇稀土新闻 。

铈组与钇组之别,是因为矿物经分离得到的稀土混合物中 ,常以铈或钇比例多的而得名稀土新闻  。

稀土金属(rare earth metals)又称稀土元素 ,是元素周期表ⅢB族中钪 、钇、镧系17种元素的总称,常用R或RE表示稀土新闻 。它们的名称和化学符号是钪(Sc)、钇(Y) 、镧(La)、铈(Ce)、镨(Pr) 、钕(Nd) 、钷(Pm)、钐(Sm)、铕(Eu) 、钆(Gd)、铽(Tb)、镝(Dy) 、钬(Ho)、铒(Er)、铥(Tm) 、镱(Yb)、镥(Lu)。

  它们的原子序数是21(Sc)、39(Y) 、57(La)到71(Lu)稀土新闻 。

稀土一词是历史遗留下来的名称稀土新闻 。稀土元素是从18世纪末叶开始陆续发现,当时人们常把不溶于水的固体氧化物称为土。稀土一般是以氧化物状态分离出来的 ,又很稀少,因而得名为稀土。

  通常把镧、铈、镨 、钕 、钷、钐、铕称为轻稀土或铈组稀土;把钆 、铽、镝、钬 、铒、铥、镱 、镥钇称为重稀土或钇组稀土稀土新闻  。也有的根据稀土元素物理化学性质的相似性和差异性,除钪之外(有的将钪划归稀散元素) ,划分成三组,即轻稀土组为镧、铈、镨 、钕、钷;中稀土组为钐、铕 、钆 、铽、镝;重稀土组为钬、铒 、铥、镱、镥 、钇。

这些稀土元素的发现,从1794年芬兰人加多林(J稀土新闻 。Gadolin)分离出钇到1947年美国人马林斯基(J 。A。Marinsky)等制得钷 ,历时150多年。其中大部分稀土元素是欧洲的一些矿物学家、化学家、冶金学家等发现制取的 。钷是美国人马林斯基 、格兰德宁(L。

  E稀土新闻 。Glendenin)和科列尔(C 。D 。Coryell)用离子交换分离,在铀裂变产物的稀土元素中获得的。过去认为自然界中不存在钷,直到1965年 ,芬兰一家磷酸盐工厂在处理磷灰石时发现了痕量的钷。

大多数稀土金属呈现顺磁性稀土新闻 。钆在0℃时比铁具更强的铁磁性。

  铽、镝、钬 、铒等在低温下也呈现铁磁性,镧、铈的低熔点和钐、铕 、镱的高蒸气压表现出稀土金属的物理性质有极大差异稀土新闻 。钐 、铕、钇的热中子吸收截面比广泛用于核反应堆控制材料的镉、硼还大 。稀土金属具有可塑性,以钐和镱为最好。除镱外 ,钇组稀土较铈组稀土具有更高的硬度。

稀土金属已广泛应用于电子 、石油化工、冶金、机械 、能源、轻工、环境保护 、农业等领域稀土新闻  。应用稀土可生产荧光材料、稀土金属氢化物电池材料、电光源材料 、永磁材料、储氢材料、催化材料 、精密陶瓷材料 、激光材料、超导材料、磁致伸缩材料 、磁致冷材料、磁光存储材料、光导纤维材料等。

我国拥有丰富的稀土矿产资源 ,成矿条件优越,堪称得天独厚,探明的储量居世界之首 ,为发展我国稀土工业提供了坚实的基础稀土新闻 。

稀散金属通常是指由镓(Ga) 、铟(In)、铊(Tl)、锗(Ge) 、硒(Se)、碲(Te)和铼(Re)7个元素组成的一组化学元素稀土新闻  。

  但也有人将铷、铪 、钪、钒和镉等包括在内稀土新闻 。这7个元素从1782年发现碲以来,直到1925年发现铼才被全部发现。这一组元素之所以被称为稀散金属,一是因为它们之间的物理及化学性质等相似 ,划为一组;二是由于它们常以类质同象形式存在有关的矿物当中,难以形成独立的具有单独开采价值的稀散金属矿床,(最近在四川省石棉县发现一处以碲为主的碲铋矿床);三是它们在地壳中平均含量较低 ,以稀少分散状态伴生在其他矿物之中,只能随开采主金属矿床时在选冶中加以综合回收、综合利用 。

稀散金属具有极为重要的用途,是当代高科技新材料的重要组成部分稀土新闻 。由稀散金属与有色金属组成的一系列化合物半导体 、电子光学材料 、特殊合金、新型功能材料及有机金属化合物等 ,均需使用独特性能的稀散金属。用量虽说不大,但至关重要,缺它不可。因而广泛用于当代通讯技术、电子计算机 、宇航开发、医药卫生、感光材料 、光电材料、能源材料和催化剂材料等 。

  我国稀散金属矿产丰富 ,为发展稀散金属工业提供了较好的资源条件稀土新闻 。

稀土新闻 。

  一、显赫的大家族

在元素周期表上镧系元素(Ln)占有一格位置 ,却拥挤着15个元素稀土新闻  。其原子序数从57至71依次排列,它们是镧(La) 、铈(Ce)、镨(Pr)、钕(Nd) 、钷(Pm)、钐(Sm)、铕(Eu) 、钆(Gd) 、铽(Tb)、镝(Dy)、钬(Ho) 、铒(Er)、铥(Tm,)、镱(Yb)和镥(Lu)。

  加上同属ⅢB族的钪(Sc)和钇(Y),原子序数分别为21和39 ,这17个元素通称为稀土(RE)稀土新闻 。通常将稀土分为两组,从镧至铕7个元素为轻稀土,从钆至镥8个元素为重稀土 。根据稀土分离工艺的需要 ,也可分为轻 、中、重三组。

它们好像孪生的兄弟姐妹一样“长相 ”相似稀土新闻 。

  也就是稀土原子最外二层电子排列相同,因此许多化学性质非常相似,难以用简单的化学方法将它们分开 ,以至于化学家和矿物学家寻寻觅觅化费153年才一一把它们辨认出来(1794年首先发现钇,1947年考耶尔和马林斯基等人在处理铀核裂变生成的放射性同位素时,用离子交换法从镧系元素中发现了钷)稀土新闻  。

  又由于稀土各元素原子内层电子结构并不一样 ,原子序数不一样,它们是不同的元素,因此稀土每个成员又有不同的脾气和特性稀土新闻 。它们个个身手不凡 ,在国民经济各领域各显神通。特别是研究稀土元素特有的丰富的电子能级 ,利用其优异的光、磁 、电、热性能开发功能性新材料和器件,可预期在21世纪六大新技术领域——信息、生物 、新材料、新能源、空间和海洋,稀土家族的贡献将是显赫的 。

二 、稀土不稀

“稀土”名称的由来是历史的误会稀土新闻 。18世纪时发现稀土工业原料的矿产不多 ,形成独立的矿更少又很分散,造成稀少的假象。它们的氧化物和土壤的氧化物在性质和组成上很相似,而且不溶于水 ,因此取名“稀土”。其实稀土在地壳中含量并不稀少 。

  表1列出稀土元素在地壳中丰度,有的比某些常见元素含量还多稀土新闻 。例如铈比锡高,钇与铅高 ,即使少见的铥也比银 、汞还多。

中国是稀土大国,有丰富的稀土资源,轻、中、重稀土齐全稀土新闻  。储量 、产量都是世界第一。用量仅少于美国。生产近千个规格400多种产品 ,是世界稀土产品主要供应国,占世界市场的70-80% 。

三、神奇的稀土

稀土的神奇作用表现在两方面:一、在国民经济各领域都可找到稀土成员的踪影,每年为国家创造巨大的经济效益和社会效益稀土新闻 。二 、随着科学技术的进步 ,越来越发挥神奇的作用。

1.工业“维生素 ”

稀土在钢中有净化钢液、使夹杂物变性和微合金化作用稀土新闻  。

  因此钢中加微量稀土就可大幅度提高钢的强度 ,韧性、耐磨性和抗氧化能力稀土新闻 。誉为工业“维生素 ”。包钢 、钢研总院、铁科院联合研制的稀土铌重轨钢铺轨,使用寿命提高50%以上,而且经济效益十分明显 。铝合金中加微量钪和锆 ,具有高强度与韧性,良好的耐磨性和可焊性 。

  是航天航空、舰船和核能领域新型铝合金材料稀土新闻 。稀土应用于铝电线电缆,提高了导电性和强度。已成为国家级电网规范性产品 ,成功用于50万伏超高压输电线 。我国生产的加稀土铝电线电缆,年产能力超过40万吨,投入使用每年可节电40亿度。

2.稀土催化剂

采用含稀土的硅铝酸盐分子作裂化催化剂 ,在我国炼油工业中普及率已达98%稀土新闻 。

  提高催化裂化能力20-30%稀土新闻  。每年多产300万吨轻质油,直接经济效益60亿元以上。汽车排放的尾气中含有大量CO 、NOx等有害物。用贵金属作催化剂转化为无害的CO2、H2O及N2国外已有成功经验及产业化生产 。我国盛产稀土,开发含少量或不含贵金属的稀土催化剂已成为研究的热点。

  有的已通过鉴定向产业化迈进稀土新闻 。

3.农业“维生素”与稀土农用新技术

我国科技工作者大量研究和示范表明 ,合理施用微量稀土(主要是La和Ce),可促进农作物生根发芽,增加叶绿素 ,促进作物对氮、磷 、钾 、钙的吸收 ,增加干物质的积累,从而增加产量改善品质稀土新闻  。

  经过30年历程,稀土应用已扩展到农、牧、林业稀土新闻 。

提高对太阳光的利用率 ,是农产品提高质与量的好途径稀土新闻 。曾报道用铕的多核有机配合物加入农用塑料薄膜中作为太阳光的转化剂 。成功地将是光中对植物有害的紫外光转化为植物光合作用所需红光,促进了植物的生长 。

  用人们爱吃的西瓜 、西红柿、草莓……作实验,结果糖分增加 ,瓜果更甜了,维生素C含量也增加了稀土新闻 。平均增产10%,经济效益增长12%左右。特别是促进作物早熟 ,作物早期产量提高更显著 。

4.稀土在高新技术领域的应用

随着科技进步与高新测试仪器和方法的发展,加速了稀土新材料与器件开发与应用的速度稀土新闻 。

  稀土发光材料的研究与应用已成为信息显示、照明光源 、光电器件等领域支撑材料,并使我们的生活五光十色稀土新闻 。如稀土节能灯光效高、光色好、寿命长 。与常用白炽光比可节电75-80%。稀土是理想的彩色电视发光材料 ,我国产品已达国际水平,40%产品出口。将来可能进入寻常百姓家的高清晰度 、壁挂式大屏蔽彩电,也可能选择稀土的荧光粉作显示材料 。

  含稀土的荧光材料对太阳能的应用也显示了神奇稀土新闻 。近年研制的发射绿和蓝光发光材料(俗称夜光粉) ,吸收和贮存阳光(或灯光)后 ,在暗处不需外加电源可发光12小时以上,作为标志物可军用也可民用。近30年来由于信息、通讯、原子能 、电子工业和空间技术发展,稀土氧化物已成为光学玻璃、激光玻璃、光学纤维 、红外玻璃 、耐辐射玻璃等光功能玻璃的重要成份 。

含稀土的镍氢电池已取作污染环境的镍镉电池 ,广泛用于便携式电器如移动电话、音响设备、笔记本电脑等稀土新闻 。将来的目标是电动汽车,彻底解决汽车尾气污染问题。

含稀土的永磁材料是最好的,我国已进入第三代稀土永磁体——钕铁硼磁体稀土新闻  。广泛用于计算机通讯 、自动化、音像、机电 、仪器仪表、航天航空、医疗等 。

  磁致冷是使用固体磁性材料 ,不使用氟利昂和压缩机的一种全新制冷技术,具有高效节能无环境污染两大优势稀土新闻 。稀土元素钆(Gd)是室温磁致冷材料主要成份。与之配套的关键部件如永磁体及永磁电机都和稀土有关,因此室温磁致冷技术是稀土高科技的典型应用 ,我国正处于技术攻关阶段 。

  其他如磁光存储材料 、磁致伸缩材料、巨磁阻材料,稀土高温超导材料……也等待人们继续努力探索稀土的神奇作用,以改变目前我国稀土在高新技术领域应用比重偏低的状况稀土新闻 。将资源优势变为经济优势和技术优势 ,我国将不仅是稀土大国,也是稀土强国! 。

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